Was Sie über Stringing im 3D-Druck wissen müssen und wie Sie dies beheben können

Wer sich mit der additiven Fertigung – gezielter mit dem 3D-Druck – auseinandersetzt, der wird nicht immer vollkommen zufrieden mit den Resultaten sein. Oftmals kann es passieren, dass auf Grund unterschiedlicher Gegebenheiten das 3D-gedruckte Teil nicht ganz den Vorstellen entspricht und möglicherweise daher nicht verwendbar ist. Eines dieser Probleme ist das sogenannte Stringing im 3D-Druck. Wie es das dazugehörige deutsche Wort ‚Fäden‘ bereits vermuten lässt, kommt es hierbei zu äußerst dünnen, nicht gewollten Kunststofffäden, welche wohl viel mehr an ein Spinnennetz erinnern können. Dies gilt als eines der am häufigsten auftretende Probleme. Außerdem gibt es keinerlei maschinelle Anwendungen zur Entfernung dieser Fäden, daher muss dies per Hand geschehen oder alternativ auch mit Hitze. Auch die Tatsache, dass diese Fäden je nach Teil in großen Mengen auftreten können, erschwert den Entfernungsprozess ungemein. Wir haben uns intensiver mit dem Stringing während des 3D-Drucks auseinander gesetzt und erklären Ihnen wie es dazu kommt und was Sie dagegen tun können.

Der Umgang mit 3D-Druckern lebt von nahezu täglichen Innovationen, daher ist es oftmals nicht vermeidbar, dass auch in Verbindung dessen Herausforderungen auftreten können. Stringing trifft grundsätzlich unter der Verwendung von FIlamenten auf, die dann als feine Filamentfäden auf dem 3D-gedruckten Objekt zurückbleiben. Passieren kann das in der Regel auf Grund von falschen Einstellungen, sodass das Filament weiterhin aus der Düse tropft, obwohl der Extruder gerade dabei ist, sich an einen anderen Ort zu bewegen, um dort mit dem FDM-3D-Druck fortzufahren. Sie können sich den Vorgang folgendermaßen bildlich vorstellen: Wenn Sie schon einmal eine Heißklebepistole verwendet haben, dann ist Ihnen vermutlich schon aufgefallen, dass selbst nach dem Beenden des Drückens des Heißklebepistole, es trotzdem noch weiteren geschmolzenen Kleber fabriziert. Dies liegt daran, dass zu viel Druck innerhalb der Pistole herrscht. Dies können wir ebenfalls auf den Effekt des Stringings im 3D-Druck übertragen: Ein Filament mit beispielsweise einer Größe von 1,75 mm und einer Nozzle mit einer Größe von 0,4 mm – auch hierbei entsteht ein Druck, der das Filament dazu veranlasst, weiter aus der Nozzle zu fließen und entsprechenderweise Fäden zieht. Theoretisch sollte dies natürlich nicht passieren, allerdings gibt es einige Dinge, die Sie beachten können, um das geschmolzene Filament wirklich nur an jenen Stellen des Drucks anzubringen, wo sie auch wirklich gewollt sind.

Bild: Elliot Saldukaite/3Dnatives

Was können Sie gegen das Stringing im 3D-Druck tun?

Um sich nicht mit dem Stringing nach dem 3D-Druck auseinander setzen zu müssen, können Sie einige Dinge bereits vor dem Druck einstellen, um die lästigen Fäden schlussendlich zu vermeiden. Angefangen mit dem wohl offensichtlichsten Punkt: der Temperatur. Wir wissen, dass je stärker Filamente erhitzt werden, desto flüssiger sind sie. Und je flüssiger sie sind, umso wahrscheinlicher wird es, dass sie während des Druckvorgangs aus der Düse tropfen. Nun ist es aber auf der anderen Seite so, dass eine zu niedrige Temperatur das Filament nicht ausreichend schmelzen kann, was den gesamten 3D-Druckvorgang einschränkt. Es muss also die perfekte Mitte gefunden werden, die sowohl die vom Hersteller empfohlenen Temperaturen berücksichtigt, wie auch die weiteren Druckeinstellungen. Generell gelten für die am häufigsten verwendeten Filamente folgende Temperaturen: PLA – 180-210 °C; ABS – 210-250 °C; PETG – 210-230 °C; PVA – 160-190 °C und TPU – 220-240 °C. Allerdings empfiehlt es sich ebenfalls, während des 3D-Drucks die gesamte Stringing Situation zu beobachten und entsprechend zu handeln und die Temperatur bei Auftreten von Fäden in kleinen Schritten zu reduzieren.

Einen weiteren Punkt, der Ihnen womöglich zur Beseitigung von Fäden beim 3D-Druck helfen kann, ist die Anpassung der Bewegungsgeschwindigkeit. Nehmen wir einmal an, dass die Bewegungsgeschwindigkeit zu langsam eingestellt ist, also dass die Extruderdüse zu viel Zeit benötigt, um von Punkt A nach Punkt B zu gelangen, so kann es daher ebenfalls zum Stringing kommen. Ändern wir allerdings die Einstellungen so, dass der Druckvorgang schneller von statten geht, so hat das erhitzte Filament weniger Zeit, um Fäden zu ziehen, da sich die Extruderdüse schneller bewegt. Welche Bewegungsgeschwindigkeit hierbei am Besten ist, kommt natürlich auch zu einem gewissen Punkt auf den 3D-Drucker selbst an, es sollte allerdings auch darauf geachtet werden, dass die Bewegungsgeschwindigkeit nicht zu hoch und gleichzeitig die Temperatur nicht zu niedrig eingestellt ist, denn dies würde zu einer Unterextrusion führen. Es gibt tatsächlich einige Slicer, die die Funktion bieten, dass während der Extruder über nicht zu druckende Stellen fährt, hierbei die Geschwindigkeit erhöht wird.

Bild: Prusa

Die wohl am einfachsten zu nutzende Variante steht in Verbindung mit einer weiteren Einstellung, die unabdingbar zur Vermeidung von Stringing beiträgt, ist jene des Rückzugs. Ein aktiver Rückzug bedeutet schlichtweg, dass wenn der Extruder einen Weg geht, auf dem kein Druck erfolgt, dass sich das Filament in dieser Zeit ein wenig zurückzieht, sodass kein Nachtropfen passiert. Ist der Extruder dann wieder an jener Stelle erreicht, bei der der 3D-Druck fortgesetzt werden soll, wird das Filament wieder herausgedrückt. Um das Beispiel der Heißklebepistole noch einmal aufzugreifen: Stellen Sie sich vor, dass Sie, sobald der Klebevorgang unterbrochen werden soll, die Klebestange per Hand zurückziehen, um somit das Ziehen von Fäden zu vermeiden. Es ist wohl von Vorteil für Sie zu wissen, dass der Rückzug in der Regel bei den Slicern bereits aktiviert ist.

Auch mit Bezug auf die Instandhaltung der Nozzle und des Filaments selbst gibt es einige Dinge, die Ihnen helfen können. Auf der einen Seite sollten Sie stets sicher sein, dass die Nozzle Ihres 3D-Druckers sauber ist. Befinden sich nämlich Restbestände des Materials in der Nozzle, so ist die Gefahr größer, dass sich in weiterer Folge Filamentstücke an diesen Rückständen ablagern, es konsequenterweise nicht zu einem ungehinderten 3D-Druck kommen kann und Fäden entstehen können. Die Nozzle sollte auf jeden Fall auch untersucht werden, sodass sicher gestellt werden kann, dass diese nicht beschädigt ist. Was das Filament angeht, so ist es wichtig darauf hinzuweisen, dass dieses trocken ist, denn so wird dieses im feuchten Zustand für den Druck verwendet, kann es passieren, dass die auf Grund der Feuchtigkeit entstandenen Blasen während des Druckvorgangs zerplatzen und ungebremst aus der Nozzle austreten, was schlussendlich zum Stringing führen kann.

Nachdem wir nun einen Überblick über mögliche Gründe und wie diese zu beheben sind bekommen haben, ist es trotzdem noch wichtig zu erwähnen, wie Sie die dünnen Filamentfäden loswerden können, sollten diese einmal gedruckt worden sein. Da es – wie wir bereits erwähnt haben – keine automatisierte Lösung zum Entfernen der Fäden gibt, bleibt Ihnen wohl leider keine andere Wahl, als diese manuell zu entfernen. Hierfür empfiehlt sich je nach Komplexität des Teils eine vorsichtige Herangehensweise mit den bloßen Fingern. Da es sich beim Stringing um sehr dünne Fäden handelt, können diese entsprechend auch leicht mit den Händen entfernt werden.

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*Titelbildnachweis: Elliot Saldukaite/ 3Dnatives